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title: 系统架构设计
description: 最重要，选择题考 20 分左右，案例、论文也是必考，是考试的重点
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## 概述
从<RedSpan>需求分析到软件设计之间的过渡过程成为软件架构</RedSpan>。只要软件架构设计好了，整个软件就不会出现坍塌性的错误，即不会崩溃。

:::tip
一般认为软件架构是设计的一部分，但是它确切的位置是在需求分析和设计之间。
需求分析是偏业务方面的，设计是跟技术相关的，在业务和技术之间就有一个巨大的鸿沟。软件架构设计就是为了解决业务和技术不匹配的问题。
系统架构师既要懂业务，也要懂技术，将庞大复杂的需求划分成模块，进行整体的架构上的设计。然后再交给开发人员进行一个模块一个模块之间的设计。
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架构设计就是 <RedSpan>需求分配，将满足需求的职责分配到组件上</RedSpan>。

软件架构为软件系统提供了一个<RedSpan>结构（整个系统是怎么组成的，模块与模块之间的结构）、行为(功能)和属性的高级抽象</RedSpan>，由<RedSpan>构件的描述、构件的相互作用（连接件）、指导构件集成的模式以及这些模式的约束</RedSpan>组成。
:::tip
构件可以理解为是一个功能，单独的一个功能就是构件，在面向对象里面，构件是多个对象以及多个类组成的一个具体的功能。
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软件架构不仅<RedSpan>指定了系统的组织结构和拓扑结构</RedSpan>，并且显示了 <RedSpan>系统需求和构件之间的对应关系</RedSpan>，提供了一些设计决策的基本原理。
:::tip
架构比系统设计的抽象层次更高。
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解决好<RedSpan>软件的复用、质量和维护问题，是研究软件架构的根本目的。</RedSpan>

:::tip
整体的模式会分为三个阶段, 架构风格、具体的设计模式,  研究架构是为了达到软件级别的复用。


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软件架构设计包括 <RedSpan>提出架构模型，产生架构设计和进行设计评审</RedSpan>等活动，是一个迭代的过程。架构设计主要关注 <RedSpan>软件组件的结构、属性和交互作用，并通过多种视图全面描述特定系统的架构。</RedSpan>

软件架构能够在设计变更相对容易的阶段，考虑系统结构的可选方案，便于 <RedSpan>技术人员与非技术人员就软件设计进行交互</RedSpan>，能够 <RedSpan>展现软件的结构、属性与内部交互关系。</RedSpan>

软件架构是 <RedSpan>项目干系人进行交流的手段</RedSpan>，明确了对系统实现的约束条件，决定了开发和维护组织的组织结构，制约着系统的质量属性。

软件架构 <RedSpan>使推理和控制的更改更加简单</RedSpan>，有助于循序渐进的原型设计，可以作为培训的基础。


软件架构是 <RedSpan>可传递和可复用的模型，通过研究软件架构可能预测软件的质量。</RedSpan>

## 软件架构设计与生命周期

1. 需求分析阶段：需求分析和  SA（软件架构） 设计面临的是不同的对象：一个是 <RedSpan>问题空间</RedSpan>；另一个是 <RedSpan>解空间</RedSpan>。从软件需求模型向 SA 模型转换主要关注两个问题：<RedSpan>如何根据需求模型构建 SA 模型。如何保证模型转换的可追踪行。</RedSpan>。
2. 设计阶段：是 SA <RedSpan>研究关注最早和最多的阶段</RedSpan>，这一阶段的 SA 研究主要包括： <RedSpan>SA 模型的描述、SA模型的的设计与分析方法，以及对 SA 设计经验的总结和复用等。</RedSpan>有关 SA 模型描述的研究分为 3 个层次：SA 的基本概念（构建和连接子）、体系结构描述语言ADL，SA 模型的多视图表示。
3. 实现阶段：最初 SA 研究往往只关注较高层次的系统设计、描述和验证。为了有效 <RedSpan>实现 SA 设计向实现的转换</RedSpan>，实现阶段的体系结构研究往往表现在以下几个方面。
 * 研究基于 SA 的 <RedSpan>开发过程支持</RedSpan>，如项目组织结构、配置管理等。
 * 寻求<RedSpan>从 SA 向实现过渡的途径</RedSpan>，如将程序设计语言元素引入 SA 阶段、模型映射、构件组装、复用中间件平台等。
 * 研究基于 SA 的 <RedSpan>测试技术</RedSpan>

4. 构件组装阶段：在 SA 设计模式的指导下，可复用构件的组装可以在 <RedSpan>较高层次上实现系统</RedSpan>，并能够提高系统实现的效率。在构件组装的过程中，SA 设计模型起到了 <RedSpan>系统蓝图的作用</RedSpan>。研究内容包括如下两个方面：
 * 如何 <RedSpan>支持可复用构件的互联</RedSpan>，即对 SA 设计模型中规约的连接子的实现提供支持。
 * 在组装过程中，<RedSpan>如何检测并消除体系结构失配的问题</RedSpan>。不同的构件之间可能不能完全匹配上。
5. 部署阶段：SA 对软件部署的作用如下。
 1. 提供 <RedSpan>高层的体系结构视图</RedSpan>来描述部署阶段的软硬件模型。
 2. 基于 SA 模型 <RedSpan>可以分析部署方案的质量属性</RedSpan>，从而选择合理的部署方案。
6. 后开发阶段：是指软件 <RedSpan>部署安装之后的阶段</RedSpan>。这一阶段的 SA 研究主要围绕 <RedSpan>维护、演化、复用</RedSpan>等方面来进行。典型的研究方向包括 <RedSpan>动态软件体系结构、体系结构回复与重建等。</RedSpan>
 1. <RedSpan>动态软件体系结构</RedSpan>：现实中的软件具有动态性，体系结构会在 <RedSpan>运行时发生改变</RedSpan>。
        * 运行时变化包含两类：软件 <RedSpan>内部执行</RedSpan>所导致的体系结构改变；软件系统 <RedSpan>外部请求</RedSpan>对软件进行的重配置
        * 包括两个部分的研究：体系结构 <RedSpan>设计阶段的支持、运行时刻基础设施的</RedSpan>支持。
 2. <RedSpan>体系结构恢复与重建</RedSpan>。对与现有系统在开发时候 <RedSpan>没有考虑 SA 的情况，从这些系统中恢复或重构体系结构</RedSpan>。分为 4 类：手工体系结构重建、工具支持的体系结构重建、通过查询语言来自动建立聚集、使用其它技术（如数据挖掘等）。

## 构件
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架构其实就是由构件和连接件组成，描述构件与连接件之间的蓝图。
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* 构件是一个 <RedSpan>独立可交付的功能单元，外界通过接口访问其提供的服务。</RedSpan>
* 构件 <RedSpan>由一组通常需要同时部署的原子构件组成</RedSpan>。一个原子构件是 <RedSpan>一个模块和一组资源</RedSpan>。原子构件是 <RedSpan>部署、版本控制和替换的基本单位</RedSpan>。原子构件成组地部署，但是它也能够被单独部署。

* 构件和原子构件之间的区别在于，<RedSpan>大多数原子构件永远不会被单独部署，</RedSpan>尽管它们可以被单独部署。相反，<RedSpan>大多数原子构件都属于一个构件家族，一次部署往往涉及整个家族</RedSpan>。
* <RedSpan>一个模块是不带单独资源的原子构件</RedSpan>，
* <RedSpan>一个单独的包被编译成多个单独的类文件</RedSpan>--每个公共类都有一个
* <RedSpan>模块是一组类和可能非面向对象的结构体</RedSpan>，比如过程和函数。

### 构件的特性
1. <RedSpan>独立部署单元</RedSpan>
2. <RedSpan>作为第三方的组装单元</RedSpan>
3. <RedSpan>没有（外部的）可见状态</RedSpan>
一个构件 <RedSpan>可以包含多个类元素，但是一个类元素只能属于一个构件。</RedSpan>将一个类拆分进行部署通常没什么意义。
### 对象的特性
对象是不带资源的原子构件，类和构件是很相似的，都没有状态。

1. <RedSpan>一个实例单元</RedSpan>，具有唯一的标识。
2. <RedSpan>可能具有状态</RedSpan>，此状态外部可见
3. <RedSpan>封装了自己的状态和行为</RedSpan>。


### 构件接口
接口标准化是对接口中 <RedSpan>消息的格式、模式和协议的标准化</RedSpan>。它不是要将接口格式化为参数操作的集合，而是 <RedSpan>关注输入输出的消息的标准化</RedSpan>，它强调当前机器在网络互联中，标准的消息模式、格式、协议的重要性。

### 面向构件的编程（COP）
关注于 <RedSpan>如何支持建立面向构件的解决方案</RedSpan>。面向构件的编程需要下列基本的支持：
* 多态性（可替代性）
* 模块封装性（高层次信息的隐藏）
* 后期的绑定和装载（部署独立性）
* 安全性（类型和模块安全性）

### 构件技术
构件技术就是 <RedSpan>利用某种编程手段</RedSpan>，将一些人们所关心的，但又不便于让最终用户直接操作的 <RedSpan>细节进行了封装，同时对各种业务逻辑规则进行了实现</RedSpan>，用于处理用户的内部操作细节。目前，国际上常用的构件标准主要有三大流派：
* EJB（Enterprise Java Bean） 规范由 Sun 公司指定，有三种类型的 EJB，分别是 <RedSpan>会话 Bean（Session Bean）、实体 Bean（Entity Bean）和消息驱动 Bean(Message-driven)。EJB 实现应用中关键的业务逻辑，创建基于构件的企业级应用程序</RedSpan>。

* COM、DCOM、COM+：COM 是微软公司的。DCOM 是 COM 的进一步扩展，具有为止独立性和位置无关性。 COM+ 并不是 COM 的新版本，是 COM 的新发展或是更高层次的应用。
* COBRA 标准主要分为三个层次：<RedSpan>对象请求代理、公共对象服务和公共设施</RedSpan>。
  * 最底层的对象请求代理 ORB，规定了分布式对象的定义（接口）和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布式对象系统中的 “软总线”
  * 在 ORB 之上定义了很多公共服务，可以提供诸如并发服务、名字服务、事务（交易）服务、安全服务等各种各样的服务；
  * 最上层的公共设施定义了组件框架，提供可直接为业务对象使用的服务，规定业务对象有效写作所需的协定规则。



## 架构风格
## 架构复用
## DSSA
## ABSD
## 质量属性
## 架构评估
## 中间件技术

